JPS63291437A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor deviceInfo
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- JPS63291437A JPS63291437A JP12770887A JP12770887A JPS63291437A JP S63291437 A JPS63291437 A JP S63291437A JP 12770887 A JP12770887 A JP 12770887A JP 12770887 A JP12770887 A JP 12770887A JP S63291437 A JPS63291437 A JP S63291437A
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野〉
この発明は内部配線、特に微細コンタクト部の配線を改
良した半導体装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Field of Application) The present invention relates to a semiconductor device in which internal wiring, particularly wiring of fine contact portions, is improved.
(従来の技術)
従来、半導体装置の活性領域に対するコンタクトを形成
する場合、まず活性領域としての拡散層を形成し、その
上に層間絶縁膜を堆積し、次にこの層間絶縁膜にコンタ
クト孔を開孔し、続いて配線用材料をスパッタリング法
等により堆積し、これをバターニングしてコンタクトを
形成するようにしている。また、上記配線用材料として
一般にシリコンを含むアルミニウムからなるAn−8i
合金が使用される。このようなAで一8i合金によるコ
ンタクトを形成することにより、アルミニウムの拡散層
への突き抜は等が防止されている。(Prior Art) Conventionally, when forming a contact to an active region of a semiconductor device, first a diffusion layer is formed as an active region, an interlayer insulating film is deposited on it, and then a contact hole is formed in this interlayer insulating film. A hole is opened, and then a wiring material is deposited by sputtering or the like, and this is patterned to form a contact. In addition, An-8i, which is generally made of aluminum containing silicon, is used as the wiring material.
Alloys are used. By forming the contact with the -8i alloy using A, penetration of the aluminum into the diffusion layer is prevented.
ところで、上記コンタクトにおいて拡散層との良好な電
気的導通を得るため、Al2−8i堆積後にシンター処
理が行なわれるが、その際にシリコン基板とAl−8i
とが反応して界面にシリコンが析出し、コンタクト特性
が劣化するという不都合が生じる。By the way, in order to obtain good electrical conduction with the diffusion layer in the above-mentioned contact, sintering treatment is performed after Al2-8i deposition, but at that time, the silicon substrate and the Al-8i
The reaction causes silicon to precipitate at the interface, resulting in the inconvenience of deterioration of contact characteristics.
さらに多層配線構造の場合、1層目のAl2−Si堆積
、バターニングの後、平坦化工程として層間絶縁膜をそ
の上に堆積させるが、この際にコンタクト部で層間絶縁
膜の巣(ボイド:Void)が生じ、これがコンタクト
部での配線の信頼性を低下させる原因になっている。Furthermore, in the case of a multilayer wiring structure, after the first layer of Al2-Si is deposited and patterned, an interlayer insulating film is deposited on top of it as a planarization process. Void) occurs, which causes a decrease in the reliability of the wiring at the contact portion.
また、Al2−5 +合金をスパッタリング法により堆
積させる場合、コンタクト部におけるAffi−3i合
金のステップカバレッジがコンタクトサイズの微細化が
進むにつれて増々悪化する。このため、A1−5+配線
の信頼性が著しく低下する。Furthermore, when depositing Al2-5+ alloy by sputtering, the step coverage of the Affi-3i alloy in the contact portion becomes increasingly worse as the contact size becomes finer. Therefore, the reliability of the A1-5+ wiring is significantly reduced.
また配線幅のスケーリングによって、へβ−8i配線の
みでは配線の寿命の劣化が生じる。Furthermore, due to the scaling of the wiring width, the life of the wiring deteriorates when only the β-8i wiring is used.
(発明が解決しようとする問題点)
このように従来では、シリコン基板とAffi−3i合
金からなる配線とを直接接触させるようにしているので
コンタクト特性の劣化、Ap−s +配線の信頼性の低
下、配線の寿命の劣化などの問題が生じている。そこで
、この発明はこれらの欠点を全て解消することができる
半導体装置を提供することを目的としている。(Problems to be Solved by the Invention) In this way, in the past, the silicon substrate and the wiring made of Affi-3i alloy were brought into direct contact, resulting in deterioration of contact characteristics and reliability of the Ap-s + wiring. Problems such as deterioration of wiring and deterioration of wiring life are occurring. Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device that can eliminate all of these drawbacks.
[発明の構成コ
(問題点を解決するための手段)
この発明の半導体装置は、シリコン半導体基板内に形成
された拡散層と、上記拡散層上に堆積された層間絶縁膜
と、上記拡散層の表面に達するように上記層間絶縁膜に
開孔された開孔部と、上記開孔部の内周面及び上記層間
絶縁膜上にわたって堆積された高融点金属膜と、上記開
孔部を充填するように形成されたシリコン層と、上記シ
リコン層上及び上記高融点金属膜上にわたって形成され
た金属配線とから構成されている。[Configuration of the Invention (Means for Solving Problems)] A semiconductor device of the present invention includes a diffusion layer formed in a silicon semiconductor substrate, an interlayer insulating film deposited on the diffusion layer, and the diffusion layer. an opening formed in the interlayer insulating film to reach the surface of the interlayer insulating film; a high melting point metal film deposited over the inner peripheral surface of the opening and the interlayer insulating film; and filling the opening. The semiconductor device is composed of a silicon layer formed in such a manner that the silicon layer is formed in a manner similar to the above, and a metal wiring formed over the silicon layer and the high melting point metal film.
(作用)
この発明の半導体装置では、拡散層の表面に達するよう
に層間絶縁膜に開孔された開孔部の内周面及び眉間絶縁
膜上にわたってバリアメタルとしての高融点金属膜を堆
積することにより、金属配線と拡散層とが直接接触する
ことを防止している。(Function) In the semiconductor device of the present invention, a high melting point metal film as a barrier metal is deposited over the inner peripheral surface of the opening formed in the interlayer insulating film and on the glabella insulating film so as to reach the surface of the diffusion layer. This prevents direct contact between the metal wiring and the diffusion layer.
しかも、開孔部をシリコン層で充填することにより、こ
の開孔部付近における層間膜に巣が生じることが防止さ
れる。Moreover, by filling the opening with the silicon layer, it is possible to prevent the formation of cavities in the interlayer film near the opening.
(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。(Example) Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図はこの発明の半導体装置を製造する際の工程を順
次示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view sequentially showing steps in manufacturing a semiconductor device of the present invention.
まず、第1図(a>に示すようにシリコン半導体基板1
0上に通常のシリコンゲートMOSプロセスによりMO
Sトランジスタを形成する。このとき、基板10上には
基板とは反対導電型の拡散1111が形成される。この
後、CVD法(化学的気相成長法)により、拡散層11
の表面を含む全面にシリコン酸化1112を堆積した後
、例えば900℃で30分間アニールすることにより上
記シリコン酸化膜12の表面の平坦化を行なう。この後
、写真蝕刻技術により上記シリコン酸化膜12に対し、
拡散層11の表面に達するコンタクト孔13を開孔する
。First, as shown in FIG. 1(a), a silicon semiconductor substrate 1
0 by a normal silicon gate MOS process.
Form an S transistor. At this time, a diffusion 1111 having a conductivity type opposite to that of the substrate is formed on the substrate 10. After this, the diffusion layer 11 is formed by CVD (chemical vapor deposition).
After depositing silicon oxide 1112 on the entire surface including the surface, the surface of the silicon oxide film 12 is planarized by annealing at 900° C. for 30 minutes, for example. After that, the silicon oxide film 12 is etched by photolithography.
A contact hole 13 reaching the surface of the diffusion layer 11 is opened.
次に、第1図(b)に示すように上記コンタクト孔13
の内周面を含む全面にチタン膜(Ti)及び窒化チタン
(TiN)を連続して、それぞれスパッタリング法によ
り500人、1000人の厚みに堆積して2層膜からな
るバリア金属層14を形成する。続いてLP−CVD法
(減圧化学的気相成長法)により全面に多結晶シリコン
層15を500人の厚みに堆積する。Next, as shown in FIG. 1(b), the contact hole 13
A titanium film (Ti) and titanium nitride (TiN) are successively deposited on the entire surface including the inner circumferential surface of the barrier metal layer 14 by sputtering to a thickness of 500 and 1000, respectively, to form a barrier metal layer 14 consisting of a two-layer film. do. Subsequently, a polycrystalline silicon layer 15 is deposited to a thickness of 500 nm over the entire surface by LP-CVD (low pressure chemical vapor deposition).
次に、第1図(C)に示すように異方性蝕刻技術により
上記多結晶シリコン層15をその膜厚分だけ垂直方向に
蝕刻することにより、この多結晶シリコン層15を前記
コンタクト孔13の側壁にのみ残す。このとき、バリア
金属層14と多結晶シリコン1i115の高い選択比を
持つエツチングガスを使用することにより、バリア金属
層14はそのまま残すことができる。Next, as shown in FIG. 1C, the polycrystalline silicon layer 15 is vertically etched by the thickness thereof using an anisotropic etching technique. Leave only on the side walls. At this time, by using an etching gas having a high selectivity between the barrier metal layer 14 and the polycrystalline silicon 1i115, the barrier metal layer 14 can be left as is.
次に第1図(d)に示すように、前記コンタクト孔13
の内部に上記拡散層11と同じ導電型の不純物が高濃度
に導入されたシリコンW116を形成し、このシリコン
層16でコンタクト孔13を充填する。Next, as shown in FIG. 1(d), the contact hole 13
Silicon W 116 into which impurities of the same conductivity type as the diffusion layer 11 are introduced at a high concentration is formed inside the silicon layer 11 , and the contact hole 13 is filled with this silicon layer 16 .
この工程は選択シリコン成長技術により行われる。This step is performed using selective silicon growth techniques.
すなわち、選択シリコン成長の際にはコンタクト孔13
の側壁に残された多結晶シリコン層15からのみシリコ
ン層が短時間で成長するため、コンタクト孔13の内部
をシリコン層16で充填させることができる。つぎに全
面にAffi−8i合金からなる配線材料を堆積し、こ
れをパターニングして配線17を形成する。この後は第
1図(e)に示すように全面に層間絶縁膜18を堆積す
る。That is, during selective silicon growth, the contact hole 13
Since the silicon layer grows in a short time only from the polycrystalline silicon layer 15 left on the sidewall of the contact hole 13, the inside of the contact hole 13 can be filled with the silicon layer 16. Next, a wiring material made of Affi-8i alloy is deposited on the entire surface and patterned to form wiring 17. After this, an interlayer insulating film 18 is deposited on the entire surface as shown in FIG. 1(e).
このような構成によればAfi−8i合金からなる配線
17と拡散層11との間にはバリア金114が介在して
おり、両者が直接接触しないため、従来のようにシンタ
ー処理の際のシリコンの析出によるコンタクト特性の劣
化が抑えられる。また、コンタクト孔13がシリコン層
16で埋め込まれることによって段差が緩和され、多層
配線構造にした場合に1間絶縁膜に巣が発生することを
防止することができる。かつコンタクト部でのAff−
8i合金による配線17のステップカバレッジも良好と
なる。さらにへβ−3i合金による配線17がバリア金
属層14との積層構造になるため、配線自体の寿命も大
幅に向上する。According to such a structure, the barrier gold 114 is interposed between the wiring 17 made of Afi-8i alloy and the diffusion layer 11, so that the two do not come into direct contact with each other, so that unlike the conventional method, silicon is removed during sintering. Deterioration of contact characteristics due to precipitation of is suppressed. Further, by filling the contact hole 13 with the silicon layer 16, the level difference is alleviated, and it is possible to prevent the formation of cavities in the interlayer insulating film when a multilayer wiring structure is formed. And Aff- at the contact part
The step coverage of the wiring 17 due to the 8i alloy also becomes good. Furthermore, since the wiring 17 made of β-3i alloy has a laminated structure with the barrier metal layer 14, the life of the wiring itself is greatly improved.
第2図はこの発明の他の実施例による半導体装置の構成
を示す断面図である。この実施例装置ではバリア金属層
14をコンタクト孔13のII壁にのみ形成するように
したものである。このような半導体装置は、前記多結晶
シリコン層15の異方性蝕刻の際のエツチングガスとし
てバリア金属層14と同じエツチングレートを持つもの
を使用するようにしたものである。この場合、シリコン
層15の選択成長の際にシリコン層16はコンタクト孔
13の底部からも成長し、より速くコンタクト孔13を
埋めることができる。FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to another embodiment of the invention. In the device of this embodiment, the barrier metal layer 14 is formed only on the II wall of the contact hole 13. In such a semiconductor device, an etching gas having the same etching rate as that of the barrier metal layer 14 is used during anisotropic etching of the polycrystalline silicon layer 15. In this case, during the selective growth of the silicon layer 15, the silicon layer 16 also grows from the bottom of the contact hole 13, making it possible to fill the contact hole 13 more quickly.
[発明の効果コ
以上説明したようにこの発明によれば、コンタクト特性
の劣化、配線の信頼性の低下、配線の寿命の劣化など、
従来装置が持つ欠点を全て解消することができる半導体
装置を提供することができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, problems such as deterioration of contact characteristics, deterioration of wiring reliability, deterioration of wiring life, etc.
It is possible to provide a semiconductor device that can eliminate all the drawbacks of conventional devices.
第1図はこの発明の半導体装置を製造する際の工程を順
次示す断面図、第2図はこの発明の他の実施例による半
導体装置の構成を示す断面図である。
10・・・シリコン半導体基板、11・・・拡散層、1
2・・・シリコン酸化膜、13・・・コンタクト孔、1
4・・・バリア金属層、15・・・多結晶シリコン層、
16・・・シリコン層、17・・・配線、18・・・層
間絶縁膜。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
(a)
(b)
(c)
第1図FIG. 1 is a cross-sectional view showing the steps of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. 10... Silicon semiconductor substrate, 11... Diffusion layer, 1
2... Silicon oxide film, 13... Contact hole, 1
4... Barrier metal layer, 15... Polycrystalline silicon layer,
16... Silicon layer, 17... Wiring, 18... Interlayer insulating film. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue (a) (b) (c) Figure 1
Claims (2)
記拡散層上に形成された層間絶縁膜と、上記拡散層の表
面に達するように上記層間絶縁膜に開孔された開孔部と
、上記開孔部の内周面及び上記層間絶縁膜上にわたって
形成された高融点金属膜と、上記開孔部を充填するよう
に形成されたシリコン層と、上記シリコン層上及び上記
高融点金属膜上にわたつて形成された金属配線とを具備
したことを特徴とする半導体装置。(1) A diffusion layer formed in a silicon semiconductor substrate, an interlayer insulation film formed on the diffusion layer, and an opening formed in the interlayer insulation film to reach the surface of the diffusion layer. , a high melting point metal film formed over the inner peripheral surface of the opening and the interlayer insulating film, a silicon layer formed to fill the opening, and a high melting point metal film over the silicon layer and the high melting point metal. A semiconductor device comprising a metal wiring formed over a film.
同一導電型の不純物が導入されている特許請求の範囲第
1項に記載の半導体装置。(2) The semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity of the same conductivity type as that contained in the diffusion layer is introduced into the silicon layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12770887A JPS63291437A (en) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12770887A JPS63291437A (en) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63291437A true JPS63291437A (en) | 1988-11-29 |
Family
ID=14966742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12770887A Pending JPS63291437A (en) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63291437A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02308524A (en) * | 1989-05-23 | 1990-12-21 | Sony Corp | Manufacture of semiconductor device |
EP0449000A2 (en) * | 1990-03-08 | 1991-10-02 | Fujitsu Limited | Layer structure having contact hole for fin-shaped capacitors in DRAMS and method of producing the same |
-
1987
- 1987-05-25 JP JP12770887A patent/JPS63291437A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02308524A (en) * | 1989-05-23 | 1990-12-21 | Sony Corp | Manufacture of semiconductor device |
EP0449000A2 (en) * | 1990-03-08 | 1991-10-02 | Fujitsu Limited | Layer structure having contact hole for fin-shaped capacitors in DRAMS and method of producing the same |
US5705420A (en) * | 1990-03-08 | 1998-01-06 | Fujitsu Limited | Method of producing a fin-shaped capacitor |
US6144058A (en) * | 1990-03-08 | 2000-11-07 | Fujitsu Limited | Layer structure having contact hole, method of producing the same, fin-shaped capacitor using the layer structure, method of producing the fin-shaped capacitor and dynamic random access memory having the fin-shaped capacitor |
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